隨著納米科技的迅速發(fā)展,各種新型納米材料不斷出現(xiàn),以納米材料為功能單元的納米器件,也相繼問世。目前,納米材料性能測(cè)試和納米器件制備大多直接借助諸如半導(dǎo)體測(cè)量儀以及原子力顯微鏡等表征儀器進(jìn)行,功能不完善；研究開發(fā)實(shí)施納米材料機(jī)電性能測(cè)試、制備納米器件的操控工藝與裝置成為當(dāng)務(wù)之急。 本論文針對(duì)此需求,研究開發(fā)了一套納米材料操控工藝與裝置,并將其成功應(yīng)用于ZnO納米線機(jī)電性能的測(cè)試,制備了ZnO納米線應(yīng)變傳感器,填補(bǔ)了國內(nèi)外在納米操控研究領(lǐng)域的空白。主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下： 提出了動(dòng)態(tài)電化學(xué)腐蝕實(shí)現(xiàn)大長徑比納米操作臂的制備方法及其優(yōu)化工藝。分析了動(dòng)態(tài)電化學(xué)腐蝕機(jī)理與工藝規(guī)律,研發(fā)了一套全自動(dòng)大長徑比納米操作臂制備裝置,實(shí)驗(yàn)研究得到了長度大于2mm、尖端曲率直徑小于200nm的納米操作臂制備最優(yōu)工藝參數(shù)。 基于電子束誘導(dǎo)沉積原理,提出了以掃描電子顯微鏡為基礎(chǔ)裝置、以石蠟為前驅(qū)材料、無需前驅(qū)材料泵入裝置的納米焊接工藝。分析了電子束激勵(lì)石蠟分解和沉積機(jī)制,實(shí)驗(yàn)研究建立了焊接工藝規(guī)律。試驗(yàn)測(cè)試證明此工藝連接強(qiáng)度高達(dá)2.3×105Pa,完全適用于納米操控領(lǐng)域。 研制了一種基于形狀記憶合金的電控納米鑷子,探討了納米線靜電力作用模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料的電控夾持和自由放置操作。設(shè)計(jì)制作了電控形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的納米鑷子,并測(cè)試分析了其動(dòng)力學(xué)特性。同時(shí)提出了借助靜電力實(shí)現(xiàn)納米線自由放置的方法,并深入探究了納米線受靜電力的作用模型以及最優(yōu)放置工藝參數(shù)。 基于ZnO納米線應(yīng)變下電性能變化特性理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,提出了ZnO納米線應(yīng)變傳感特性模型。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提出模型計(jì)算得到應(yīng)變系數(shù)的均方誤差在0.5%之內(nèi)。通過此模型,發(fā)現(xiàn)肖特基接觸模式靈敏系數(shù)是歐姆接觸模式靈敏系數(shù)的14倍,這對(duì)基于ZnO納米線應(yīng)變傳感器的制備具有極大的指導(dǎo)意義。 基于上述納米操控工藝以及ZnO納米線應(yīng)變傳感模型,提出了ZnO納米線的機(jī)電性能測(cè)試方法和應(yīng)變傳感器封裝制備方法。分別測(cè)試了單根ZnO納米線的楊氏模量、電性能以及應(yīng)變下電性能變化。封裝制備了ZnO納米線應(yīng)變傳感器,實(shí)驗(yàn)測(cè)試其靈敏系數(shù)為448,可以測(cè)量微小應(yīng)變100με,性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于普通商業(yè)應(yīng)變片。 本論文研究的納米材料操控工藝、裝置,在一維納米材料的機(jī)電性能測(cè)試、以及相應(yīng)的納米材料功能器件制備中具有很大的應(yīng)用前景；提出的ZnO納米線應(yīng)變傳感特性模型對(duì)于揭示金屬-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在應(yīng)變作用下電性能變化原理、指導(dǎo)制備應(yīng)變傳感器具有非常重要的意義。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TB383.1;TQ132.41
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 納米操控技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 納米操作臂制備工藝
    2.1 前言
    2.2 納米操作臂制備原理
    2.3 納米操作臂制備裝置設(shè)計(jì)
    2.4 納米操作臂制備工藝優(yōu)化
    2.5 本章小結(jié)
3 納米焊接工藝
    3.1 前言
    3.2 電子束誘導(dǎo)沉積原理
    3.3 基于電子束誘導(dǎo)沉積的納米焊接方法工藝
    3.4 納米焊接應(yīng)用與強(qiáng)度測(cè)試
    3.5 本章小結(jié)
4 電控納米鑷子
    4.1 前言
    4.2 電控納米鑷子設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)測(cè)試分析
    4.3 納米線靜電力作用模型及放置操控應(yīng)用
    4.4 電控納米鑷子的應(yīng)用
    4.5 本章小結(jié)
5 單根ZnO納米線應(yīng)變特性及其傳感模型
    5.1 前言
    5.2 ZnO納米線的應(yīng)變特性
    5.3 ZnO納米線應(yīng)變傳感模型
    5.4 ZnO納米線應(yīng)變傳感模型驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
6 操控方法及工藝的應(yīng)用
    6.1 前言
    6.2 納米操控系統(tǒng)建立
    6.3 ZnO納米線楊氏模量測(cè)試
    6.4 ZnO納米線電性能測(cè)試
    6.5 ZnO納米線應(yīng)變下電性能變化測(cè)試方法
    6.6 ZnO納米線應(yīng)變傳感器封裝制備
    6.7 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1：攻讀博士學(xué)位期間的主要成果

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孔明光;劉小網(wǎng);耿保友;張年榮;;用低溫化學(xué)氣相沉積法大量制備單晶ZnO納米線及其光致發(fā)光研究[J];安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年01期

2 顏莉莉,賀英,支華軍,桑文斌;離子絡(luò)合法制備ZnO納米線[J];化工新型材料;2005年01期

3 張琦鋒;戎懿;陳賢祥;張耿民;張兆祥;薛增泉;陳長琦;吳錦雷;;ZnO納米線的氣相沉積制備及場(chǎng)發(fā)射特性[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2006年07期

4 徐春祥;陳麗媛;朱光平;劉松琴;谷保祥;;基于ZnO納米線的酪胺酸霉生物傳感器研究[J];功能材料信息;2007年05期

5 常鵬;劉肅;陳溶波;唐瑩;韓根亮;;ZnO納米線的低溫生長及其發(fā)光特性(英文)[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2007年10期

6 賀英,王均安,桑文斌,吳若峰,顏莉莉,方云英;采用高分子自組裝ZnO納米線及其形成機(jī)理[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2005年12期

7 黃新民;任鑫;朱泓;;ZnO納米線形態(tài)對(duì)其光致發(fā)光性能的影響[J];應(yīng)用化學(xué);2007年03期

8 高利聰;賀英;周利寅;;聚合物基ZnO納米線的制備和生長機(jī)理研究[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2008年14期

9 申彩霞;李梅;劉偉;;強(qiáng)磁場(chǎng)條件制備ZnO納米線研究[J];稀有金屬材料與工程;2011年S1期

10 張忠模;;美開發(fā)出振動(dòng)即可發(fā)交流量電的ZnO納米線[J];功能材料信息;2008年Z1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 趙昊;ZnO納米線操控的關(guān)鍵工藝及其傳感應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 郭亮;ZnO納米線紫外探測(cè)器的制作及其性能的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

3 劉為振;ZnO納米線異質(zhì)結(jié)紫外光發(fā)射器件研究[D];東北師范大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉輝強(qiáng);ZnO、InN納米材料的制備及單根ZnO納米線太赫茲探測(cè)器的研究[D];西南科技大學(xué);2015年

2 馬姝哲;Cu襯底上超細(xì)ZnO納米線的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究[D];哈爾濱師范大學(xué);2015年

3 何培培;ZnO納米線的橫向生長及其紫外性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

4 丁圣;取向ZnO納米線陣列的制備及特性研究[D];遼寧師范大學(xué);2007年

5 稅婧儀;ZnO納米線的摻雜與表征[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

6 蔡寧寧;ZnO納米線的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控及磁性[D];北京郵電大學(xué);2015年

7 宋志明;ZnO納米線紫外探測(cè)器的制作及其性能的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

8 于叢聰;基于一維ZnO納米線的有機(jī)—無機(jī)雜化結(jié)構(gòu)生長及特性研究[D];大連理工大學(xué);2013年

9 劉俊林;水熱法生長ZnO納米線及其表面修飾場(chǎng)發(fā)射特性研究[D];大連理工大學(xué);2014年

10 李兵;ZnO納米線肖特基勢(shì)壘的光電特性和整流特性的研究[D];河南大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2871826